JP2007065429A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【構成】 ＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂを各照明手段２５１、２５２、２５３の光源として配置する。ＬＥＤ光源２２０Ｇ、２２０Ｂ、２２０Ｒ、及び、ＬＥＤ光源２３０Ｂ、２３０Ｒ、２３０Ｇも同様に配置する。ＬＥＤ光源２１０、２２０、２３０を順次にパルス発光させ、それと同期して、液晶パネル２３１、２３２、２３３への映像色信号を切り替える。同時に、各色光を投写レンズ２９０へ導くように光合成手段２８１、２８２の光学特性を切り替えて高輝度化を実現する。

【選択図】 図５

Description

この発明は、投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。また、かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、一対のフライアイレンズによるインテグレート機能（光学デバイスにより平面内にサンプリング形成された所定形状の複数照明領域を照明対象物上に重畳集光する機能をいう）を持たせたものがある。更に、近年においては、省電力化等の観点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いることも試みられている（特許文献１参照）。

しかしながら、ＬＥＤの輝度不足から実用的な投写型映像表示装置を得るには至っていないのが実情である。そこで、同色のＬＥＤを多数同一平面上に配列させて輝度向上を図ることも試みられている（特許文献２参照）。
特開平１０−１８６５０７号 特開２００４−２２００１５号

しかしながら、特許文献２のごとき投写型映像表示装置によれば、多数のＬＥＤが同じ方向を向いている（各ＬＥＤの光軸が平行）ので、エタンデュが増大するため、光変調素子に導かれる光束の平行度が損なわれ、有効的な輝度向上が望めなくなる場合がある。

この発明は、上記事情に鑑み、ＬＥＤなどの固体発光素子を用いる実用的な投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の投写型映像表示装置は、３色以上の光源を備えた投写型映像表示装置であって、光源を備えた３つ以上の照明手段と、前記照明手段により照明され前記照明手段と同数の光変調手段と、前記各光変調手段から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段により合成された光を投写する投写手段と、前記光源を点灯制御する点灯制御手段と、を備えている。前記照明手段のうち少なくとも２つ以上の照明手段は、中心波長及び出射方向の異なる複数の光源と、前記各光源から出射される光を合成して前記光変調手段へ導く導光部と、を備えた複数色照明手段である。また、前記点灯制御手段は、それぞれの光変調手段に異なる色光が同時照明されるよう、前記複数色照明手段の光源の点灯制御を行うことを特徴とする。

上記構成の光源として、固体発光素子を用いても良い。固体発光素子は定常電流を流して定常発光させるよりも、瞬間的に大電流を流してパルス発光させる方が発光光量は増大する。そして、或る固体発光素子をパルス発光させてから次にパルス発光させるまでの間に別の固体発光素子がパルス発光することで、トータル的に定常発光させるよりも光量を増大させ得ることになる。

上記構成の投写型映像表示装置において、前記光合成手段は透過と反射を切り替える透過／反射切替手段から成っていてもよい。また、前記透過／反射切替手段は、特定の波長領域の光を照射する前記光源のパルス発光に同期した通電制御によって透過と反射を切り替えてもよい。また、前記透過／反射切替手段はスイッチング回折素子か成っていてもよい。さらに、前記透過／反射切替手段を数個近接して配置しても良いし、クロス配置してもよいし、近接配置したものをクロス配置してもよい。

上記構成の投写型映像表示装置において、前記合成手段は透過方向を切り替える透過方向切替手段から成っていてもよい。前記透過方向切替手段は、光源のパルス発光に同期した通電制御によって回折により光進行方向を切り替えるようにしてもよい。また、前記透過方向切替手段はスイッチング回折素子から成っていてもよい。さらに、前記透過方向切替手段を数個近接して配置しても良いし、クロス配置してもよいし、近接配置したものをクロス配置してもよい。

上記構成の投写型映像表示装置において、赤色光源と緑色光源との２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えてもよい。

上記構成の投写型映像表示装置において、赤色光源と青色光源との２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えてもよい。

上記構成の投写型映像表示装置において、緑色光源と青色光源との２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えてもよい。

上記構成の投写型映像表示装置において、赤色光源と緑色光源と青色光源との３種類を有する照明装置を少なくとも１個備えてもよい。

以上説明したように、この発明によれば、一個の光変調素子に対して異なる色光の光源部を配置することで、色合成によりエタンデュの増大を抑制しできる。また、複数の光源を順次にパルス発光させるので、複数の光源を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させ得る。

以下、本発明の投写型映像表示装置の各実施形態を図１乃至図１１に基づいて説明していく。

（第１の実施形態）
図１は３板式の投写型映像表示装置１００の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置１００は、ＬＥＤ光源１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ（以下、個々のＬＥＤ光源を特定しないで示すときには、符号“１１０”、“１２０”を用いる）等を備えた照明手段（１５１、１５２、１５３）と、各照明手段からの出射光を変調する光変調手段（液晶表示パネル１３１、１３２、１３３）と、各液晶表示パネルからの出射光を合成する光合成手段（時分割切替ダイクロイックミラー１８１、１８２）と、光合成手段からの出射光をスクリーンへ拡大透写する投写レンズ１９０を備える。また、投写型映像表示装置１００は、上記ＬＥＤ光源１１０、１２０を駆動する、図示しない点灯制御手段を更に備えている。

照明手段１５１は、赤色ＬＥＤ光源１１０Ｒと、緑色ＬＥＤ光源１２０Ｇと、ダイクロイックプリズム１６１と、テーパーロッド１７１とを備える。ダイクロイックプリズム１６１は、赤色光を透過させ、緑色光を反射させるものである。ＬＥＤ光源１１０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム１６１を透過してテーパーロッド１７１へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源１２０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム１６１で反射してテーパーロッド１７１へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド１７１は、ダイクロイックプリズム１６１からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル１３１へ導く。

照明手段１５２は、緑色ＬＥＤ光源１１０Ｇと、青色ＬＥＤ光源１２０Ｂと、ダイクロイックプリズム１６２と、テーパーロッド１７２とを備える。ダイクロイックプリズム１６２は、緑色光を透過させ、青色光を反射させるものである。ＬＥＤ光源１１０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム１６２を透過してテーパーロッド１７２へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源１２０Ｂは、出射光がダイクロイックプリズム１６２で反射してテーパーロッド１７２へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド１７２は、ダイクロイックプリズム１６２からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル１３２へ導く。

照明手段１５３は、青色ＬＥＤ光源１１０Ｂと、赤色ＬＥＤ光源１２０Ｒと、ダイクロイックプリズム１６３と、テーパーロッド１７３とを備える。ダイクロイックプリズム１６３は、青色光を透過させ、赤色光を反射させるものである。ＬＥＤ光源１１０Ｂは、出射光がダイクロイックプリズム１６３を透過してテーパーロッド１７３へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源１２０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム１６３で反射してテーパーロッド１７３へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド１７３は、ダイクロイックプリズム１６３からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル１３３へ導く。

ＬＥＤ光源１１０、１２０は図示しない点灯制御部により順次にパルス発光する。パルス発光は、短時間で大電流投入を行う方法であり、光源の定常発光よりもピーク時の発光量が増大するパルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルを設ける。このインターバルを埋めるべく、ＬＥＤ光源１１０、１２０を交互にパルス発光させることとしている。図２は、照明手段１５１における１１０Ｒ、１２０Ｇ、照明手段１５２における１１０Ｇ、１２０Ｂ、照明手段１５３における１１０Ｂ、１２０Ｒのパルス発光の様子を示したものである。図３（ａ）はＬＥＤ光源１１０が点灯した場合、図３（ｂ）はＬＥＤ光源１２０が点灯した場合の光の経路を示したものである。

液晶表示パネル１３１には、図示しない駆動手段により、照明手段１５１におけるＬＥＤ光源１１０Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が、ＬＥＤ光源１２０Ｇがパルス発光したときには緑色の映像信号が供給される。同様に、液晶表示パネル１３２には、照明手段１５２におけるＬＥＤ光源１１０Ｇがパルス発光したときは緑色の映像信号が、ＬＥＤ光源１２０Ｂがパルス発光したときは青色の映像信号が供給され、液晶表示パネル１３３には、照明手段１５３におけるＬＥＤ光源１１０Ｂがパルス発光したときは青色の映像信号が、ＬＥＤ光源１２０Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が供給される。
光合成手段である時分割切替ダイクロイックミラー１８１、１８２は、ＬＥＤ光源１１０、１２０のパルス発光と同期して光学特性を切り替える。すなわち、ＬＥＤ光源１１０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー１８１は、赤色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過し、時分割切替ダイクロイックミラー１８２は、青色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。一方、ＬＥＤ光源１２０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー１８１は緑色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過し、時分割切替ダイクロイックミラー１８２は赤色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。前記光学特性の切替駆動は、図示しない切替手段により行う。

上記の時分割切替ダイクロイックミラー１８１、１８２としては、例えば、各色ごとの透過／反射切替をおこなうことができる、スイッチング回折素子（ＤｉｇｉＬｅｎｓ（登録商標））を用いて構成することができる（特表２００２−５２０６４８号公報（特に、明細書の段落「０００８」「０００９」参照）、及び特表２００２−５２５６４６号公報参照）。時分割切替ダイクロイックミラー１８１は、２種類のスイッチング回折素子１８１Ｒ、１８１Ｇを近接して配置する構成としてもよい（本構成を１８１ＲＧとする。）。スイッチング回折素子１８１Ｒは活動時赤色光を反射し、緑、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子１８１Ｇは、活動時緑色光を反射し、赤、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。また、時分割切替ダイクロイックミラー１８２は、２種類のスイッチング回折素子１８２Ｂ、１８２Ｒを近接して配置する構成してもよい（本構成を１８２ＢＲとする。）。スイッチング回折素子１８２Ｂは活動時青色光を反射し、赤、緑色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子１８２Ｒは、活動時赤色光を反射し、緑、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。これら、１８１ＲＧと１８２ＢＲを図４（ａ）のようにクロス配置し、ＬＥＤ光源１１０がパルス発光したときは、１８１Ｒと１８２Ｂを活動させ、ＬＥＤ光源１２０がパルス発光したときは、１８１Ｇと１８２Ｒを活動させる。これにより各色光は合成され、投写レンズ１０９へ導かれる。クロス配置としては、交差部による投写映像への影響（縦スジ等）を減らす為に、図４（ｂ）のようにしてもよい。

以上説明したように、投写型映像表示装置１００では、ＬＥＤ光源１１０、１２０を順次にパルス発光させるので、複数の光源を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させることができる。また、同色の光源を別々の光変調素子に対して配置することで、エタンデュの増大を抑制し、実質的に増大した光量を常時照射することが可能である。

（第２の実施形態）
図５は別の３板式の投写型映像表示装置２００の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置２００は、ＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ、２２０Ｒ、２２０Ｇ、２２０Ｂ、２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ（以下、個々のＬＥＤ光源を特定しないで示すときには、符号“２１０”、“２２０”、“２３０”を用いる）等を備えた照明手段（２５１、２５２、２５３）と、各照明手段からの出射光を変調する光変調手段（液晶表示パネル２３１、２３２、２３３）と、各液晶表示パネルからの出射光を合成する光合成手段（時分割切替ダイクロイックミラー２８１、２８２）と、光合成手段からの出射光をスクリーンへ拡大透写する投写レンズ２９０を備える。また、投写型映像表示装置２００は、上記ＬＥＤ光源２１０、２２０、２３０を駆動する、図示しない点灯制御手段を更に備えている。

照明手段２５１は、赤色ＬＥＤ光源２１０Ｒと、緑色ＬＥＤ光源２２０Ｇと、青色ＬＥＤ光源２３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２６１と、テーパーロッド２７１とを備える。クロスダイクロイックプリズム２６１は、赤色光及び青色光を透過させ、緑色光を反射させる面と、赤色光及び緑色光を透過させ、青色光を反射する面とをクロス配置したものである。ＬＥＤ光源２１０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム２６１を透過してテーパーロッド２７２へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２２０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム２６１で反射してテーパーロッド２７１へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２３０Ｂは、出射光がダイクロイックプリズム２６１で反射してテーパーロッド２７１へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド２７１は、ダイクロイックプリズム２６１からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル２３１へ導く。

照明手段２５２は、青色ＬＥＤ光源２１０Ｂと、赤色ＬＥＤ光源２２０Ｒと、緑色ＬＥＤ光源２３０Ｇと、クロスダイクロイックプリズム２６２と、テーパーロッド２７２とを備える。クロスダイクロイックプリズム２６２は、赤色光及び青色光を透過させ、緑色光を反射させる面と、赤色光及び緑色光を透過させ、青色光を反射する面とをクロス配置したものである。ＬＥＤ光源２１０Ｂは、出射光がダイクロイックプリズム２６２を透過してテーパーロッド２７２へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２２０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム２６２で反射してテーパーロッド２７２へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２３０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム２６２で反射してテーパーロッド２７２へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド２７２は、ダイクロイックプリズム２６２からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル２３２へ導く。

照明手段２５３は、緑色ＬＥＤ光源２１０Ｇと、青色ＬＥＤ光源２２０Ｂと、赤色ＬＥＤ光源２３０Ｒと、クロスダイクロイックプリズム２６３と、テーパーロッド２７３とを備える。クロスダイクロイックプリズム２６３は、赤色光及び青色光を透過させ、緑色光を反射させる面と、赤色光及び緑色光を透過させ、青色光を反射する面とをクロス配置したものである。ＬＥＤ光源２１０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム２６３を透過してテーパーロッド２７３へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２２０Ｂは、出射光がダイクロイックプリズム２６３で反射してテーパーロッド２７３へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源２３０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム２６３で反射してテーパーロッド２７３へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド２７３は、ダイクロイックプリズム２６３からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル２３３へ導く。

ＬＥＤ光源２１０、２２０、２３０は図示しない点灯制御部により順次にパルス発光する。図６は、照明手段２５１における２１０Ｒ、２２０Ｇ、２３０Ｂ、照明手段２５２における２１０Ｂ、２２０Ｒ、２３０Ｇ、照明手段２５３における２１０Ｇ、２２０Ｂ、２３０Ｒのパルス発光の様子を示したものである。図７（ａ）光源２１０が点灯した場合、図７（ｂ）は光源２２０が点灯した場合、図７（ｃ）は光源２３０が点灯した場合の光の経路を示したものである。

液晶表示パネル２３１には、図示しない駆動手段により、照明手段２５１におけるＬＥＤ光源２１０Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が、ＬＥＤ光源２２０Ｇがパルス発光したときには緑色の映像信号が、ＬＥＤ光源２３０Ｂがパルス発光したときには青色の映像信号が、供給される。同様に、液晶表示パネル２３２には、照明手段２５２におけるＬＥＤ光源２１０Ｂがパルス発光したときは青色の映像信号が、ＬＥＤ光源２２０Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が、ＬＥＤ光源２３０Ｇがパルス発光したときには緑色の映像信号が、供給され、液晶表示パネルに２３３は、照明手段２５３におけるＬＥＤ光源２１０Ｇがパルス発光したときは緑色の映像信号が、ＬＥＤ光源２２０Ｂがパルス発光したときは青色の映像信号が、ＬＥＤ光源２３０Ｒがパルス発光したときには赤色の映像信号が、供給される。

光合成手段である時分割切替ダイクロイックミラー２８１、２８２は、ＬＥＤ光源２１０、２２０、２３０のパルス発光と同期して光学特性を切り替える。すなわち、ＬＥＤ光源２１０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー２８１は、赤色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過し、時分割切替ダイクロイックミラー２８２は、青色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。ＬＥＤ光源２２０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー２８１は緑色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過し、時分割切替ダイクロイックミラー２８２は赤色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。ＬＥＤ光源２３０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー２８１は青色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過し、時分割切替ダイクロイックミラー２８２は緑色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。前記光学特性の切替駆動は、図示しない切替手段により行う。

上記の前記時分割切替ダイクロイックミラー２８１、２８２としては、例えば前記スイッチング回折素子を用いて構成することができる。時分割切替ダイクロイックミラー２８１は、３種類のスイッチング回折素子２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂを近接して配置する構成としてもよい（本構成を２８１ＲＧＢとする。）。スイッチング回折素子２８１Ｒは活動時赤色光を反射し、緑、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子２８１Ｇは、活動時緑色光を反射し、赤、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子２８１Ｂは、活動時青色光を反射し、赤、緑色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。また、時分割切替ダイクロイックミラー２８２は、３種類のスイッチング回折素子２８２Ｂ、２８２Ｒ、２８２Ｇを近接して配置する構成してもよい（本構成を２８２ＢＲＧとする。）。スイッチング回折素子２８２Ｂは活動時青色光を反射し、赤、緑色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子２８２Ｒは、活動時赤色光を反射し、緑、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子２８２Ｇは、活動時緑色光を反射し、青、赤色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。これら、２８１ＲＧＢと２８２ＢＲＧを図８のようにクロス配置し、ＬＥＤ光源２１０がパルス発光したときは、２８１Ｒと２８２Ｂを活動させ、ＬＥＤ光源２２０がパルス発光したときは、２８１Ｇと２８２Ｒを活動させ、ＬＥＤ光源２３０がパルス発光したときは、２８１Ｂと２８２Ｇを活動させる。

以上説明したように、投写型映像表示装置２００では、ＬＥＤ光源２１０、２２０、２３０を順次にパルス発光させるので、複数の光源を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させることができる。また、同色の光源を別々の光変調素子に対して配置することで、エタンデュの増大を抑制し、実質的に増大した光量を常時照射することが可能である。さらに、投写型映像表示装置１００に比べ、各光源のインターバルを長くできるため、より大電流を投入することが可能となり、投写型映像表示装置１００よりもスクリーン輝度を向上できる。

（第３の実施形態）
図９はさらに別の３板式の投写型映像表示装置３００の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置３００は、ＬＥＤ光源３１０Ｒ、３１０Ｇ、３２０Ｒ、３２０Ｇ、３３０Ｂ（以下、個々のＬＥＤ光源を特定しないで示すときには、符号“３１０”、“３２０”、“３３０”を用いる）等を備えた照明手段（３５１、３５２、３５３）と、各照明手段からの出射光を変調する光変調手段（液晶表示パネル３３１、３３２、３３３）と、各液晶表示パネルからの出射光を合成する光合成手段（ダイクロイックミラー３８１及び時分割切替ダイクロイックミラー３８２）と、光合成手段からの出射光をスクリーンへ拡大透写する投写レンズ３９０を備える。

照明手段３５１は、赤色ＬＥＤ光源３１０Ｒと、緑色ＬＥＤ光源３２０Ｇと、ダイクロイックプリズム３６１と、テーパーロッド３７１とを備える。ダイクロイックプリズム３６１は、赤色光を透過させ、緑色光を反射させるものである。ＬＥＤ光源３１０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム３６１を透過してテーパーロッド３７１へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源３２０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム３６１で反射してテーパーロッド３７１へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド３７１は、ダイクロイックプリズム３６１からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル３３１へ導く。

照明手段３５２は、緑色ＬＥＤ光源３１０Ｇと、赤色ＬＥＤ光源３２０Ｒと、ダイクロイックプリズム３６２と、テーパーロッド３７２とを備える。ダイクロイックプリズム３６２は、赤色光を透過させ、緑色光を反射させるものである。ＬＥＤ光源３１０Ｇは、出射光がダイクロイックプリズム３６２で反射してテーパーロッド３７２へ導かれる位置に配置する。ＬＥＤ光源３２０Ｒは、出射光がダイクロイックプリズム３６２を透過してテーパーロッド３７２へ導かれる位置に配置する。このダイクロイックプリズム３６２により、緑色ＬＥＤ光源３１０Ｇからの出射光と、緑色ＬＥＤ光源３２０Ｇからの出射光は、テーパーロッド３７２へ導かれる。テーパーロッド３７２は、ダイクロイックプリズム３６２からの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル３３２へ導く。

照明手段３５３は、青色ＬＥＤ光源３３０Ｂと、テーパーロッド３７３とを備える。ＬＥＤ光源３３０Ｂは、出射光がテーパーロッド３７３へ導かれる位置に配置する。テーパーロッド３７３は、ＬＥＤ光源３３０Ｂからの光の強度分布を均一化させると共に、低分散角化させて、液晶表示パネル３３３へ導く。

ＬＥＤ光源３１０、３２０は図示しない点灯制御部により順次にパルス発光する。図１０は、照明手段３５１における３１０Ｒ、３２０Ｇ、照明手段３５２における３１０Ｇ、３２０Ｒのパルス発光の様子、および照明手段３５３における３４０Ｂの発光の様子を示したものである。図１１（ａ）は光源３１０が点灯した場合、図１１（ｂ）は光源３２０が点灯した場合の光の経路を示したものである。

液晶表示パネル３３１には、図示しない駆動手段により、照明手段３５１におけるＬＥＤ光源３３１Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が、ＬＥＤ光源３３２Ｇがパルス発光したときには緑色の映像信号が供給される。同様に、液晶表示パネル３３２には、照明手段３５２におけるＬＥＤ光源３３１Ｇがパルス発光したときは緑色の映像信号が、ＬＥＤ光源３３２Ｒがパルス発光したときは赤色の映像信号が供給される。液晶表示パネル３３３には、常時青色の映像信号が供給される。

光合成手段であるダイクロイックミラー３８１は、常時青色光を反射し、他の色を透過する。一方、時分割切替ダイクロイックミラー３８２は、ＬＥＤ光源３１０、３２０のパルス発光と同期して光学特性を切り替える。すなわち、ＬＥＤ光源３１０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー３８１は、赤色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。一方、ＬＥＤ光源３２０がパルス発光したとき、時分割切替ダイクロイックミラー３８１は緑色の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過する。前記光学特性の切替駆動は、図示しない切替手段により行う。

上記の前記時分割切替ダイクロイックミラー３８２としては、例えば前記スイッチング回折素子を用いて構成することができる。時分割切替ダイクロイックミラー３８２は、２種類のスイッチング回折素子３８２Ｒ、３８２Ｇを近接して配置する構成としてもよい（本構成を３８１ＲＧとする。）。スイッチング回折素子３８１Ｒは活動時赤色光を反射し、緑、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。スイッチング回折素子３８１Ｇは、活動時緑色光を反射し、赤、青色光を透過する。非活動時は赤、緑、青色光全て透過する。ダイクロイックミラー３８１と３８２ＲＧをクロス配置し、ＬＥＤ光源３１０がパルス発光したときは、３８２Ｒを活動させ、ＬＥＤ光源３２０がパルス発光したときは、３８２Ｇを活動させる。

以上説明したように、投写型映像表示装置３００では、ＬＥＤ光源３１０、３２０を順次にパルス発光させるので、複数の光源を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させることができる。また、同色の光源を別々の光変調素子に対して配置することで、エタンデュの増大を抑制し、実質的に増大した光量を常時照射することが可能である。特に、投写型映像表示装置３００では、ホワイトバランスや熱問題の観点等から、高輝度化を図りたい２色に特化した構成をとることで、より効率的にスクリーン輝度を向上させ得る。第三の構成では赤、緑色ＬＥＤを２個用いたが、これに限るものではなく、赤、青色ＬＥＤを２個用いても、緑、青色ＬＥＤを２個用いてもよい。

なお、上記第１乃至第３の実施形態では、３板式投写型映像表示装置を示したが、光変調素子は４枚以上であってもよい。一つの照明手段に設けられた同色のＬＥＤ光源が２個以上の複数であっても良い。照明部としてロッド光学系を用いたが、フライアイレンズ光学系など他の照明部を用いても良い。光源の種類として３色の光源を用いたが、３色に限るわけではない。合成手段として透過／反射切替素子を用いたが、透過方向切替素子を用いても良い。また、第１の実施形態における６個のＬＥＤ光源および第２の実施形態における９個のＬＥＤ光源、第３の実施形態における４個のＬＥＤ光源は、同一時間に３個のＬＥＤ光源がパルス発光しているが、これに限るものではなく、１個ずつ別々に点灯し、液晶パネル・光合成手段を照射光色に同期させて駆動させてもよい。その場合、インターバルの時間がより長くなるため、瞬間的にさらに大電流を供給できる。

この発明の実施形態（第１の実施形態）の投写型映像表示装置を示した説明図である。 図１の投写型映像表示装置に用いた各照明手段における各光源のパルス発光タイミングの説明図である。 同図（ａ）は、図１の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂパルス発光時の各光経路の説明図である。同図（ｂ）は、図１の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源１２０Ｇ、１２０Ｂ、１２０Ｒパルス発光時の各光経路の説明図である。 同図（ａ）は、図１の投写型映像表示装置における光合成手段のクロス配置の説明図である。同図（ｂ）は、別の配置の説明図である。 この発明の実施形態（第２の実施形態）の投写型映像表示装置を示した説明図である。 図５の投写型映像表示装置に用いた各照明手段における各光源のパルス発光タイミングの説明図である。 同図（ａ）は、図５の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂパルス発光時の各光経路の説明図である。同図（ｂ）は、図５の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源２２０Ｇ、２２０Ｂ、２２０Ｒパルス発光時の各光経路の説明図である。同図（ｃ）は、図５の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源２３０Ｂ、２３０Ｒ、２３０Ｇパルス発光時の各光経路の説明図である。 図５の投写型映像表示装置における光合成手段のクロス配置の説明図である。 この発明の実施形態（第３の実施形態）の投写型映像表示装置を示した説明図である。 図９の投写型映像表示装置に用いた各照明手段における各光源のパルス発光タイミングの説明図である。 同図（ａ）は、図９の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源３１０Ｒ、３１０Ｇパルス発光時、３４０Ｂ点灯時の各光経路の説明図である。同図（ｂ）は、図９の投写型映像表示装置において、ＬＥＤ光源３２０Ｇ、３２０Ｒパルス発光時、３４０Ｂ点灯時の各光経路の説明図である。

符号の説明

１００ 第１の実施形態の投写型映像表示装置
１１０，１２０，１３０ ＬＥＤ光源
１３１，１３２，１３３ 液晶表示装置
１５１，１５２，１５３ 照明装置
１７１，１７２，１７３ テーパーロッド
１８１，１８２ 光合成手段
１９０ 投写レンズ
２００ 第２の実施形態投写型映像表示装置
２１０，２２０，２３０ ＬＥＤ光源
２３１，２３２，２３３ 液晶表示パネル
２５１，２５２，２５３ 照明装置
２７１，２７２，２７３ テーパーロッド
２８１，２８２ 光合成手段
２９０ 投写レンズ
３００ 第３の実施形態投写型映像表示装置
３１０，３２０，３３０ ＬＥＤ光源
３３１，３３２，３３３ 液晶表示パネル
３５１，３５２，３５３ 照明装置
３７１，３７２，３７３ テーパーロッド
３８１，３８２ 光合成手段
３９０ 投写レンズ

Claims (16)

1. ３色以上の光源を備えた投写型映像表示装置であって、
   光源を備えた３つ以上の照明手段と、前記照明手段により照明され前記照明手段と同数の光変調手段と、前記各光変調手段から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段により合成された光を投写する投写手段と、前記光源を点灯制御する点灯制御手段と、を備え、
   前記照明手段のうち少なくとも２つ以上の照明手段は、中心波長及び出射方向の異なる複数の光源と、前記各光源から出射される光を合成して前記光変調手段へ導く導光部と、を備えた複数色照明手段であって、
   前記点灯制御手段は、それぞれの光変調手段に異なる色光が同時照明されるよう、前記複数色照明手段の光源の点灯制御を行う、投写型映像表示装置。
   
2. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記光合成手段は特定の波長領域の光に対して透過と反射を切り替える透過／反射切替手段を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
3. 請求項２に記載の投写型映像表示装置において、前記光合成手段は前記透過／反射切替手段を少なくとも２個近接して配置することを特徴とする投写型映像表示装置。
   
4. 請求項２および請求項３に記載の投写型映像表示装置において、前記透過／反射切替手段をクロス配置して成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
5. 請求項２乃至請求項４に記載の投写型映像表示装置において、前記透過／反射切替手段は、特定の波長領域の光を照射する前記光源のパルス発光に同期した通電制御によって透過と反射を切り替えることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
6. 請求項５に記載の投写型映像表示装置において、前記透過／反射切替手段がスイッチング回折素子であることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
7. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記光合成手段は特定の波長領域の光に対して透過方向を切り替える透過方向切替手段から成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
8. 請求項７に記載の投写型映像表示装置において、前記合成手段は前記透過方向切替手段を少なくとも２個近接して配置することを特徴とする投写型映像表示装置。
   
9. 請求項７および請求項８に記載の投写型映像表示装置において、前記透過方向切替手段をクロス配置して成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
   
10. 請求項７乃至請求項９に記載の投写型映像表示装置において、前記透過方向切替手段は、特定の波長領域の光を照射する前記光源のパルス発光に同期した通電制御によって透過の方向を切り替えることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
11. 請求項１０に記載の投写型映像表示装置において、前記透過方向切替手段がスイッチング回折素子であることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記光源として赤色光源と緑色光源の２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
13. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記光源として赤色光源と青色光源の２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
14. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記光源として緑色光源と青色光源の２種類を有する照明装置を少なくとも１個備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
15. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記光源として赤色光源と緑色光源と青色光源の３種類を有する照明装置を少なくとも１個備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記光源が固体発光素子であることを特徴とする投写型映像表示装置。
    
    

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